基于转动型摩擦阻尼器滞回性能试验研究

为研究转动型摩擦阻尼器在静力反复荷载作用下的滞回性能,对6个转动型摩擦阻尼器试件进行拟静力试验研究,分析其工作机理、滞回性能、耗能能力及摩擦系数等并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:1)转动型摩擦阻尼器滞回曲线饱满,有较好的耗能能力;2)无石棉有机物摩擦力较为稳定,铝镁合金、铜锌合金阻尼器摩擦力离散性较大; 3)增大阻尼器高强螺栓预紧力、单元数可增大阻尼器摩擦力,有效提高摩擦阻尼器耗能能力; 4)铝镁合金耗能能力优于铜锌合金、无石棉有机物,无石棉有机物能量耗散稳定性优于铜锌合金、铝镁合金; 5)铜锌合金、铝镁合金摩擦系数大于0. 3,无石棉有机物摩擦系数约为0. 16; 6)有限元分析结果与试验值误差较小,有限元模型可以较好地模拟试验。     

转动型摩擦阻尼器力学性能及抗震效果分析

转动型摩擦阻尼器通过钢板间转动摩擦消耗地震能量。通过采用ABAQUS有限元软件对转动摩擦阻尼器的力学性能进行数值模拟,分析中考虑了转动摩擦阻尼器螺栓预紧力大小、转动摩擦系数和摩擦面个数3个设计参数;通过考察不同设计参数对该类阻尼器弯矩-转角滞回曲线的影响,确定影响转动摩擦阻尼器力学性能的主要影响参数。在OPENSEES分析软件中对包含了转动摩擦型阻尼器的钢框架结构进行弹塑性动力时程分析,动力时程分析中采用了Tohoku和El Centro两种地震波,分别考察了转动摩擦阻尼器在多遇地震和罕遇地震下对钢框架结构抗震性能的影响情况。研究结果表明:多层钢框架结构中的转动型摩擦阻尼器具有良好的耗能减震效果。     

梁端弹簧自复位框架耗能节点试验研究

梁端弹簧自复位框架耗能节点是一种新型自复位节点形式,通过在梁端布置弹性恢复装置和节点阻尼器,使得节点具有确定的转动刚度和阻尼,可以同时实现结构的自复位和地震能量耗散。为了验证节点的可行性、研究其抗震性能,选择钢板弹簧作为弹性恢复装置、腹板屈服耗能金属阻尼器作为耗能装置进行节点构造,并对足尺梁端弹簧自复位框架耗能节点进行拟静力试验,得到无控节点和有控节点的试验滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明,梁端弹簧自复位耗能框架有控节点试验的滞回曲线饱满、具有良好的耗能能力,通过无控节点试验的骨架曲线求得的节点转动刚度与预设设计值一致,表明采用梁端弹簧耗能节点构造自复位框架是可行的,为进一步研究整体框架抗震性能提供依据。     

新型转动型摩擦阻尼器设计及应用

提出了一种新型的转动摩擦阻尼器,并在现有的被动式阻尼器设计方法的基础上,提出一种适合于设计新型转动摩擦阻尼器的计算方法。利用Open Sees抗震分析软件建立包含阻尼器和不包含阻尼器的4层钢框架模型,并对钢框架模型进行多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。研究结果表明,转动型摩擦阻尼器的弯矩-转角滞回曲线饱满,具备良好的耗能能力;运用所提出的设计方法设计的阻尼器,可以达到预定的降低结构的地震响应的目的,钢框架结构的整体抗震性能得到明显改善。所提出的新型摩擦阻尼器可以发挥很好的消能减震的目的,所提出的阻尼器的设计方法在设计摩擦阻尼器时简单、准确。     

方形转动摩擦阻尼器滞回性能研究

提出了方形转动摩擦阻尼器的理论滞回模型,推导了滞回曲线理论计算公式并对公式的适用条件加以限制,通过低周往复试验和数值模拟,对该阻尼器的理论模型及计算公式进行了系统性的验证。结果表明：方形转动摩擦阻尼器的理论滞回曲线与试验结果、数值模拟结果在加载位移区间为(-30mm, 30mm)内吻合性较好;滞回曲线近似呈喇叭形,曲线饱满,表明该阻尼器具有较强的耗能能力;当方形转动摩擦阻尼器耗能端预紧力较小或摩擦片材料摩擦系数较小时应考虑加载端的摩擦力影响,并对理论计算公式进行进一步修正,为类似工程提供借鉴。     

新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型自复位层间倒塌机理

本文考虑T型件接触面摩擦系数、对穿螺栓布置方式等设计参数,采用ABAQUS建立3个试件模型并进行水平低周往复荷载下倒塌机理的数值模拟,根据试件滞回曲线、残余转角规律、应力云图,分析各设计参数对自复位效果、耗能能力和残余变形的影响规律。研究结果显示:试件采用摩擦耗能T型件自复位连接可较好实现自复位功效与耗散地震能能力需求;双边螺栓布置的工程做法有效限制了T型件面外翘曲变形,提高转动刚度和承载力,但摩擦耗能相对滞后;增大摩擦系数导致摩擦滑移耗能滞后,且减弱自复位功效,但增强摩擦滑移耗能能力。所有试件残余转角均满足节点转角限值小于0.005 rad的要求。     

新型PEC柱-钢梁中节点摩擦耗能型部分自复位连接抗震性能试验研究

为研究摩擦耗能T形连接件部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式,按1∶1.6缩尺比例设计制作2个新型PEC柱-钢梁中节点试件模型,并进行水平低周往复荷载试验。基于试验测试数据整理,对试件的滞回性能、承载能力、耗能能力、自复位功效和节点传力机理等进行分析。结果表明：摩擦耗能T形连接件部分自复位连接通过预拉杆和摩擦耗能T形连接件有效实现了“自复位功效与耗能能力有机统一”的性态设计目标;PEC柱布置方式决定其受力性能,且改变了节点梁柱刚度匹配,从而影响到连接形式受力性能的发展进程和试件损伤分布规律;对穿螺栓和预拉杆实现了节点域混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪性能要求;所有试件层间侧移角达到中震层间侧移角限值0.02rad之前,节点与连接基本无残余转角,而当层间侧移角超过大震层间侧移角限值0.035rad时,试件承载能力仍呈增大趋势、且对应节点与连接残余转角不超过0.01rad,即该连接形式具有良好的自复位功效和抗倒塌性能。     

Pall型摩擦阻尼框架几何非线性分析

采用大型有限元程序ANSYS分析了Pall型摩擦阻尼器(PFD)的滞回性能,证明了Pall摩擦阻尼器和改进的Pall摩擦阻尼器—T形芯板摩擦阻尼器(TFD)的力学特性是相同的.采用AN-SYS程序对安装Pall型摩擦阻尼器的钢框架和钢筋混凝土框架进行了有限元分析,分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力.     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

黏弹性阻尼器增强传统木结构半榫节点试验研究

为研究传统木结构半榫节点在改变木材种类、改变榫头宽度以及是否安装黏弹性阻尼器情况下的耗能能力,用松木和杉木制作了12个不同榫头宽度的半榫节点试件(6个未安装黏弹性阻尼器的节点试件和6个安装黏弹性阻尼器的节点试件),进行低周反复加载试验,并将6个未安装新型阻尼器的节点试件的试验结果与6个安装黏弹性阻尼器的节点试件的试验结果进行对比分析。研究结果表明:各半榫节点滞回曲线均呈反"Z"形,且捏缩效应明显,其中宽松节点滞回曲线产生较大的滑移;榫头宽度对半榫节点的骨架曲线斜率有较大影响,且增强后半榫节点推迟进入屈服阶段;紧密节点初始刚度最大,随加载的继续,各节点刚度下降后趋于平稳,增强后节点负向加载时刚度显著提高;安装黏弹性阻尼器的节点榫头拔榫量减小,同时节点的刚度、承载力和耗能能力得到有效增强。     

Rotational capacity of castellated steel beams

This paper numerically studies the behavior of castellated beams with two simply supported ends under moment gradient loading and investigates the effect of beam and braced lengths on rotational capacity of castellated beams. To assure the ability of numerical models in predicting the complex behavior (especially at the location of opening) as well as the failure modes, numerical models of two experimentally tested specimens are developed. Comparison of force–displacement curves and failure modes shows that neglecting the boundary condition of the specimens, the numerical method can properly predict the behavior of castellated beams. All geometrical properties of the beams are the same as the study parameters so that the finite element model of the corresponding plain‐webbed beams can be easily created by filling the web openings in castellated beams. The accuracy of finite element models of plain‐webbed beams is evaluated by comparing the moment–rotation behavior with that of numerical models developed by other researchers. Rotational capacity of castellated beams derived from numerical models is compared with that of the corresponding I‐shaped plain‐webbed steel beams, and it is observed that in the case of short beams, web openings reduce energy absorption and plastic moment capacity of the beams compared with that of long ones. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

串联取水泵站中经济运行转速的确定

结合水泵串联运行的特点,运用Matlab绘图工具做出水泵串联运行时的工作曲线,给出了水泵串联恒流供水时调速泵经济运行转速的确定方法,并得到相应的经济转速范围的计算公式。通过对紫坪铺水库区阿坝州铝厂移动泵站取水工程的设计、计算,确定了河流水位变化与串联取水泵站中调速泵经济运行转速的关系,为河流水位变化时调速泵的转速调节提供了依据。     

旋流限流阀在污水截流井中的应用

介绍了设置于合流制截流井中的一种新产品——旋流限流阀。该装置根据独特的水力和空气学原理及阀体特殊的设计，可以把进入截流干管的污水量控制在一个较精确的范围内，操作简单，截流污水量的精度可达0.1 L／s。     

框架梁转动约束刚度研究

框架结构中梁构件的的转动约束刚度是其在高温下的变形和受力计算中一个必不可少的参数。本文首先研究了框架梁转动约束刚度的影响因素,并利用子框架法和刚度串并联法则推导出了无侧移框架的梁构件转动约束刚度的近似算法。为了考虑框架侧移对梁构件转动约束刚度的影响,本文利用理论方法计算了有侧移柱与无侧移柱转动刚度的差值,并结合该理论解对近似算法进行了修正。最后,通过比较近似解与精确解,验证了该近似算法的正确性和适用性。     

基于小波分析的地震动转动分量研究

基于强震时断层附近地面地震动转动分量对单摆式地震仪水平和竖向摆造成的响应差异性,建立采用小波分析获取地震动转动分量的方法。首先采用离散小波变换探讨未修正地震动水平和竖向分量的局部时频特性;进而在水平和竖向分量低频差异性的基础上,建立新的阈值处理方法对水平分量的小波系数进行处理,从而获取了地震动转动分量;最后,通过振动台试验验证了基于小波分析的地震动转动分量获取方法的正确性和精度。结果表明:基于小波分析获取的地震动转动分量的残余倾斜位移与实测的基本吻合,且过滤掉转动分量的水平分量傅里叶谱的低频部分与竖向分量的较为相似;振动台试验验证了基于小波分析获取地震动摇摆分量方法的正确性,且相较于基于傅里叶分析的方法,结果与实际情况更加吻合,精度实现了大幅提高。     

K0固结结构性软黏土的旋转硬化规律研究

从Wheeler等S-CLAY1本构模型出发,在软黏土结构性和塑性各向异性性状前期研究成果的基础上,综合考虑软黏土的塑性各向异性、结构性及其演化规律,将传统本构模型发展为更适用于K0固结结构性软黏土的本构模型。在考虑土体结构性及其演化的基础上,进一步研究土体塑性各向异性及其演化规律,引入旋转极限曲线的概念,通过增加一个表征软黏土各向异性演化速率的参数b,分析旋转硬化对K0固结结构性软黏土受力变形性状的影响,各向异性的初始值则可由常规试验参数获得。选取典型的浙江温州软黏土和Bothkennar软黏土,对比K0固结三轴压缩和三轴拉伸的计算和试验结果,揭示结构性软黏土屈服面旋转硬化的规律,同时对旋转演化速率参数的取值方法和取值范围进行研究。     

新型旋流沉砂池的除砂率数值模拟

采用MRF模型和DPM模型对某污水厂新型旋流沉砂池(1×104m3/d)的除砂效率影响因素进行数值模拟,考察进水流量、搅拌桨高度及转速与砂粒去除率之间的关系,并将模拟结果与实测结果进行对比验证。结果表明:①砂粒去除率与进水流量成反比;当进水流量一定时,砂粒去除率与转速呈抛物状曲线关系;进水流量越大,最佳转速也越大,但对应的砂粒去除率则越小,且转速对砂粒去除率的影响亦越显著。②当转速为15 r/min时,砂粒去除率与搅拌桨高度呈现两种抛物状曲线关系;在不同进水流量下,搅拌桨最佳高度为150 mm左右。③当进水流量为400m3/h时,不同搅拌桨高度下砂粒去除率与转速呈抛物状曲线关系,搅拌桨高度与最佳转速呈现两种抛物状曲线关系;最佳搅拌桨高度应设在140～150 mm之间,最佳转速在15～25 r/min之间,对砂粒的最高去除率在60%～65%之间。     

新型高效旋流沉砂池除砂效果研究

根据水力相似性原理，建立了缩小的新型旋流沉砂池模型，并进行了以其处理含砂配水的正交试验，确定了影响砂粒去除率的各因素主次顺序及最佳参数。结果表明，影响沉砂率的各因素主次顺序依次为：桨片数量、水力停留时间、搅拌桨转速和桨片距池底距离。各因素的最佳参数分别为：桨片数量为6片，水力停留时间为50s，搅拌桨转速为26r／min，桨片距池底距离为30     

平板柱脚的转动刚度和柱的计算长度

平板柱脚在设计中通常作为铰接支座看待,而实际上却具有相当可观的转动约束作用。已发表的平板柱脚转动刚度的研究,大多结合框架柱的平面内稳定问题,本文则着重分析平板柱脚对轴心受压柱屈曲的约束作用。在细致分析现有试验资料的基础上提出转动刚度的计算公式,进而推出依据刚度系数得出柱计算长度系数的近似公式及利用规范表格查找这一系数的方法。为了进一步简化计算,又提出避开刚度计算直接采用0.75为计算长度系数的论证。最后,还分析了平板柱脚对轻型门式刚架柱平面外屈曲的约束作用,认为可以和平面内稳定一样取计算长度系数0.85。